JP2022048544A - 光学装置、プロジェクター、および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射面を備える光学素子を光軸方向に移動させる機構を備える投写光学装置を提供すること。
【解決手段】光学装置は、光学素子を有する第１光学系と、レンズを有し、第１光学系の縮小側に配置された第２光学系と、光学素子を保持する第１保持部材と、第１保持部材を光学素子の光軸に沿った光軸方向に移動させる第１移動機構と、を備える。光学素子は、反射面を有する。第１移動機構は、回転軸を中心に回転可能に第１保持部材を支持する固定部材と、第１保持部材の回転に応じて第１保持部材を光軸方向に移動させる搬送部と、を有する。反射面は、回転軸に対して回転対称となる形状を有する。回転軸および光軸は、同一の軸である。
【選択図】図３

Description

本発明は、光学装置、プロジェクター、および撮像装置に関する。

画像形成部が形成した投写画像を、投写光学系により拡大して投写するプロジェクターは特許文献１に記載されている。同文献の投写光学系は、縮小側から拡大側に向かって順に第１光学系と、第２光学系と、からなる。第１光学系は、複数枚のレンズを備える屈折光学系である。第２光学系は、ミラーからなる。同文献では、プロジェクターの投写距離を変更する際に、第１光学系を構成する複数前のレンズのうちの一部のレンズと、第２光学系とを光軸方向に移動させる。

特開２００８－１１６６８８号公報

特許文献１では、屈性光学系に対して反射面を備える光学素子を光軸方向に移動させることが記載されている。しかし、反射面を備える光学素子を光軸方向に移動させる機構について、具体的な記載がない。

上記の課題を解決するために、本発明の光学装置は、光学素子を有する第１光学系と、レンズを有し、前記第１光学系の縮小側に配置された第２光学系と、前記光学素子を保持する第１保持部材と、前記第１保持部材を前記光学素子の光軸に沿った光軸方向に移動させる第１移動機構と、を備える。前記光学素子は、反射面を有する。前記第１移動機構は、回転軸を中心に回転可能に前記第１保持部材を支持する固定部材と、前記第１保持部材の回転に応じて前記第１保持部材を前記光軸方向に移動させる搬送部と、を有する。前記反射面は、前記回転軸に対して回転対称となる形状を有する。前記回転軸および前記光軸は、同一の軸である。

次に、本発明のプロジェクターは、光源と、前記光源から出射された光を変調する光変調素子と、前記光変調素子により変調された光を投写する上記の光学装置と、を備える。

また、本発明の撮像装置は、上記の光学装置と、前記光学装置における縮小側共役面に配置された撮像素子と、を備える。

本発明の光学装置を備えるプロジェクターの説明図である。 実施例１の光学装置における光学系および鏡筒の説明図である。 実施例１の光学装置の斜視図である。 光学素子の第１面の説明図である。 実施例１の変形例１の光学装置における光学系および鏡筒の説明図である。 実施例１の変形例２の光学装置における光学系および鏡筒の説明図である。 その他の変形例の光学装置における光学系および鏡筒の説明図である。 その他の変形例の光学装置における光学系および鏡筒の説明図である。 実施例２の光学装置における光学系および鏡筒の説明図である。 実施例２の光学装置の斜視図である。 実施例２の変形例１の光学装置における光学系および鏡筒の説明図である。 実施例２の変形例２の光学装置における光学系および鏡筒の説明図である。 本発明の光学装置を備える撮像装置の説明図である。

以下に図面を参照して、本発明の実施形態に係る光学装置、プロジェクターおよび撮像装置を説明する。

（プロジェクター）
図１は、プロジェクター１の説明図である。図１に示すように、プロジェクター１は、光学装置３と、画像形成部１１と、を備える。光学装置３は、鏡筒１０と、鏡筒１０に収容された光学系２０と、を備える。画像形成部１１は、光学系の縮小側共役面Ｐに投写画像を形成する。画像形成部１１は、光源１２と、光源１２からの光線を変調させる光変調素子１３と、を備える。光変調素子１３は、投写画像を形成するための画像信号に基づいて光源１２からの光線を変調させて、縮小側共役面Ｐに投写画像を形成する。本例において、光変調素子１３は、液晶パネルである。すなわち、プロジェクター１は、光源１２と、光源１２から出射された光を変調する光変調素子１３と、光変調素子１３により変調された光を投写する光学装置３を、を備える。

光学系２０は、拡大側から縮小側に向かって順に、第１光学系２１と、第２光学系２２と、を備える。第１光学系２１は反射面を備えており、光変調素子１３から第２光学系２２を経由して第１光学系２１に入射する光線を、第２光学系２２の側に折り返す。ここで、光学系２０の拡大側共役面Ｓには、スクリーンが配置されている。反射面により折り返された光線は、スクリーンに到達し、スクリーンに拡大像を形成する。

以下の説明では、便宜上、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸とする。Ｚ軸方向は、第１光学系２１の第１光軸Ｎに沿った方向である。Ｚ軸方向において、第１光学系２１が位置する側を第１方向Ｚ１、第２光学系２２が位置する側を第２方向とする。また第１光軸に対してスクリーンが位置する側を上方、その反対側を下方とする。

（実施例１の光学装置）
図２は、光学装置の光学系２０および鏡筒１０の説明図である。図２では、鏡筒１０は、光学素子２３およびレンズを移動させる移動機構の要部のみを示す。図３は、光学装置３の斜視図である。図４は、光学素子２３の第１面の説明図である。

（光学系）
図２に示すように、第１光学系２１は、１枚の光学素子２３を含む。第２光学系２２は、複数枚のレンズを備える。第２光学系２２は、第１光学系２１の縮小側に配置されている。第１光学系２１の第１光軸Ｎと、第２光学系の第２光軸Ｍとは一致する。

光学素子２３は、第２光学系の側を向く第１面３５と、第１面３５とは反対側を向く第２面３６とを備えるレンズ２６と、レンズ２６の第２面３６に設けられた反射コーティング層と、を備える。レンズ２６は、ガラス製または樹脂製である。本例では、レンズ２６は、樹脂製である。レンズ２６の第１面３５および第２面３６は凸形状を備える。第１光学系２１の第１光軸Ｎは、レンズ２６の光軸である。

図２に示すように、第１面３５の光軸の上方Ｙ１の領域は、スクリーンに向かって光線が出射される第１透過面３１である。第２面３６の光軸の下方Ｙ２の領域には、反射面３２が設けられている。反射面３２は、反射コーティング層である。反射面３２には、第２面３６の表面形状が転写されている。第１面３５の光軸の下方Ｙ２の領域は、第２光学系２２からの光線が入射する第２透過面３３である。すなわち、反射面３２は、第１透過面３１の縮小側に配置され、第２透過面３３は、反射面３２の縮小側に配置される。第１透過面３１、反射面３２、および第２透過面３３のうち少なくとも１つは、非球面形状を備える。また、図４に示すように、第１透過面３１、反射面３２、および第２透過面３３は、所定の角度範囲において光軸回りで回転対称の形状を備える。従って、光学素子２３を所定の角度範囲回転させたときに、第１透過面３１、反射面３２、および第２透過面３３の各形状は、変化しない。

第２光学系２２は、拡大側から縮小側に向かって順に、レンズＬ１～レンズＬ１４を備える。レンズＬ１～レンズＬ１４の外径寸法は、第１光学系の外径寸法と比べて小さい。レンズＬ１およびレンズＬ２は、第２光学系２２の第２光軸Ｍの上方Ｙ１に位置する部分が切り欠かれている。これにより、レンズＬ１およびレンズＬ２は、その外周面の上端に、平坦部分を備える。ここで、第２光学系２２は、第１光軸Ｎ方向から見た場合に、光学素子２３の内側に位置する。

（光学系の光路）
画像形成部１１の光変調素子１３は、縮小側共役面Ｐ上において、第２光軸Ｍに対して上方Ｙ１にオフセットされた位置に配置されている。光変調素子１３からの光線は、第２光軸Ｍの上方から第２光学系２２に入射する。第２光学系２２から出射される光線は、第２光軸Ｍの下方Ｙ２を通過して、第１光学系２１に入射する。従って、第２光学系からの光線は、光学素子２３の第２透過面３３に入射する。第２透過面３３から光学素子２３に入射した光線は、反射面３２により反射され、第１光軸Ｎの上方Ｙ１に位置する第１透過面３１から出射される。第１透過面３１から出射された光線は、第１光軸Ｎの上方に位置するスクリーンに向かう。

（鏡筒）
図２、図３に示すように、に示すように、鏡筒１０は、光学素子２３を保持する第１保持部材４と、第１保持部材４を第１光軸Ｎ方向に移動させる第１移動機構７と、を備える。また、鏡筒１０は、レンズＬ１を保持する第２保持部材５と、レンズＬ２を保持する第３保持部材６と、第２保持部材５および第３保持部材６を第１光軸Ｎ方向に移動させる第２移動機構８と、を備える。

第１保持部材４は、第２光学系２２の拡大側で光学素子２３を保持する第１保持部４１を備える。第１保持部４１は、光学素子２３の第１方向Ｚ１で光学素子２３と同軸に配置された円盤部４２と、円盤部４２と同軸で、円盤部４２から第２方向Ｚ２に突出する円筒部４３と、を備える。光学素子２３は、円筒部４３の内周側に保持されている。

第１移動機構７は、回転軸を中心に回転可能に第１保持部材４を支持する固定部材７１と、第１保持部材４の回転に応じて第１保持部材４を第１光軸Ｎ方向に移動させる搬送部７２と、を有する。固定部材７１は、円筒部４３を外周側から囲む第１胴部７３と、第２光学系２２の径方向外側に位置する第２胴部７４と、第１胴部７３と第２胴部７４とを接続するテーパー部７５と、を備える。第１胴部７３は円筒形状を備える。第２胴部７４は円筒形状を備える。第１胴部７３と第２胴部７４とは同軸であり、それらの軸線は第１光軸Ｎと一致する。第２胴部７４は、レンズＬ３～レンズＬ１４を外周側から囲む。第２胴部７４の外径寸法は、第１胴部７３の外径寸法よりも小さい。テーパー部７５は、第１胴部７３の下側部分と第２胴部７４の下側部分とを接続する。テーパー部７５は、第２方向Ｚ２に向かって外径寸法が小さくなる。テーパー部７５の上側は、解放状態とされている。従って、光学素子２３の第１透過面３１は、固定部材７１から外部に露出している。

また、第１移動機構７は、第１保持部材４の回転角度範囲を、所定の回転角度範囲以下とする不図示の回転規制部を備える。回転規制部は、第１保持部材が所定の回転角度範囲を超えて回転すると、第１保持部材４に回転方向の前方から当接して、第１保持部材４がそれ以上回転することを防止する。回転規制部は、固定部材７１に設けられている。

搬送部７２は、固定部材７１の第１胴部７３と第１保持部材４の円筒部４３との間に設けられている。搬送部７２はヘリコイド７６である。従って、第１胴部７３は、ヘリコイド雌ねじ７６ａを備え、円筒部４３は、ヘリコイド雄ねじ７６ｂを備える。第１保持部材４を回転させると、搬送部７２により、第１保持部材４は第１光軸Ｎ方向に移動する。従って、光学素子２３は、光軸回りに回転しながら、第１光軸Ｎ方向に移動する。

第２保持部材５は、レンズＬ１を外周側から囲む第２保持部５１と、第２保持部５１から第２方向Ｚ２に延びる第１リンク部５２と、を備える。第２保持部５１は、レンズＬ１の輪郭形状に沿った枠状の部分である。第１リンク部５２は、第１筒部５３と、第１筒部５３の第２方向Ｚ２の端部分から径方向外側に突出する第１ピン５４（カムフォロワー部）と、を備える。第１筒部５３の上側部分は、第２方向Ｚ２に向かって段階的に外径寸法が大きくなる。

第３保持部材６は、レンズＬ２を外周側から囲む第３保持部６１と、第３保持部６１から第２方向に延びる第２リンク部６２と、を備える。第３保持部６１は、レンズＬ２の輪郭形状に沿った枠状の部分である。第２リンク部６２は、第２筒部６３と、第２筒部６３の第２方向Ｚ２の端部分から径方向外側に突出する第２ピン６４（カムフォロワー部）と、を備える。第２筒部６３の上側部分は、第２方向Ｚ２に向かって段階的に外径寸法が大きくなる。

第３保持部材６の第２筒部６３の第２方向の端部分、および第２保持部材５の第１筒部５３の第２方向の端部分は、第１光軸Ｎと直交する方向から見た場合に、重なる。また、第３保持部材６の第２筒部６３、および第２保持部材５の第１筒部５３は、内周側から外周側に向かってこの順に配置されている。

ここで、固定部材７１の第２胴部７４は、径方向外側から見た場合に、第３保持部材６の第２筒部６３および第２保持部材５の第１筒部５３と重なる重なり部７８を備える。第３保持部材６の第２筒部６３、第２保持部材５の第１筒部５３、および重なり部７８は、内周側から外周側に向かってこの順に配置されている。

重なり部７８には、第１光軸Ｎ方向に直線状に延びる案内溝７９（案内部）が設けられている。案内溝７９には、第１ピン５４、および第２ピン６４が径方向に貫通する。第１ピン５４は第２ピン６４の第１方向Ｚ１に位置する。第１ピン５４と第２ピン６４との間には、それぞれ隙間がある。

第２移動機構８は、第２光学系２２の径方向側に位置する。第２移動機構８は、重なり部７８に回転可能に支持されたカム部材８２と、カム部材８２に設けられた第１カム部８３、および第２カム部８４を備える。カム部材８２は、環状であり、第１光軸Ｎ回りに回転する。第１カム部８３および第２カム部８４のそれぞれは、第１光軸Ｎ方向に向かって周方向に傾斜する螺旋溝である。第１カム部８３には、案内溝７９を貫通した第１ピン５４が挿入される。第２カム部８４には、案内溝７９を貫通した第２ピン６４が挿入される。ここで、第２移動機構８は、第１光軸Ｎ方向から見た場合に、光学素子２３と重なる。また、カム部材８２には、径方向外側に突出した操作レバー８６が設けられている。操作レバー８６は、光学装置３を収容するプロジェクター１の不図示のケース部から突出するように設けられている。

カム部材８２を回転させると、第１ピン５４は、第１カム部８３をスライドする。また、第２ピン６４は、第２カム部８４をスライドする。また、第１ピン５４および第２ピン６４は、案内溝７９によって第１光軸Ｎ方向に案内される。従って、カム部材８２を回転させると、第１ピン５４は第１光軸Ｎ方向に移動する。これにより第２保持部材５が第１光軸Ｎ方向に移動するので、レンズＬ１が第１光軸Ｎ方向に移動する。また、カム部材８２を回転させると、第２ピン６４は第１光軸Ｎ方向に移動する。これにより第３保持部材６が第１光軸Ｎ方向に移動するので、レンズＬ２が第１光軸Ｎ方向に移動する。

（作用効果）
本例の光学装置３では、第１保持部材４の回転に応じて、搬送部７２により、第１保持部材４が第１光軸Ｎ方向に移動する。従って、反射面３２を備える光学素子２３を第１光軸Ｎ方向に移動させることができる。

また、搬送部７２は、固定部材７１と第１保持部材４との間に設けたヘリコイド７６である。従って、光学素子２３は、偏芯することなく、第１光軸Ｎ方向に移動する。

さらに、光学装置３は、レンズＬ１を保持する第２保持部材５と、レンズＬ２を保持する第３保持部材６と、第２保持部材５および第３保持部材６は第１光軸Ｎ方向に移動させる第２移動機構８と、を備える。従って、第１光学系２１の光学素子２３とは別に、第２光学系２２のレンズを第１光軸Ｎ方向に移動させることができる。

本例において、固定部材７１は、第１光軸Ｎと直交する方向から見た場合に、第２保持部材５と重なる重なり部７８を有する。第２移動機構８は、第１光軸Ｎを中心に回転可能に重なり部７８に支持されたカム部材８２と、カム部材８２に設けられた第１カム部８３と、第２カム部８４とを有する。また、第２保持部材５は、第１カム部８３をスライドする第１ピン５４を有し、第３保持部材６は、第２カム部８４をスライドする第２ピン６４を有する。さらに、第２移動機構８は、重なり部７８に設けられて第１ピン５４および第２ピン６４を第１光軸Ｎ方向に案内する案内溝７９を有する。従って、カム部材８２を回転させることにより、第２保持部材５に保持されたレンズＬ１を第１光軸Ｎ方向に移動させることができる。また、カム部材８２を回転させることにより、第３保持部材６に保持されたレンズＬ２を第１光軸Ｎ方向に移動させることができる。

また、本例では、第１光学系２１の光学素子２３が備える反射面３２は、凹曲面である。第１光学系２１が凹曲面からなる反射面３２を備えるので、第１光学系２１および第２光学系２２からなる光学系２０の倍率を高めることが容易である。

さらに、光学素子２３は、第２光学系２２の側を向く第１面３５と、第１面３５とは反対側を向く第２面３６と、第２面３６に設けられた反射コーティング層と、を有する。第２面３６は、凸形状を備える。第１透過面３１、および第２透過面３３は、第１面３５に設けられる。反射面３２は、反射コーティング層であり、第２面３６の表面形状が転写されている。また、第１保持部材４は、所定の角度範囲で回転し、第１透過面３１、反射面３２、および第２透過面３３は、所定の角度範囲において第１光軸Ｎ回りで回転対称の形状を有する。従って、搬送部７２により第１保持部材４が回転して光学素子２３が第１光軸Ｎ回り回転した場合でも、第１透過面３１、反射面３２、および第２透過面３３の光学的な特性が変化することはない。すなわち、第１透過面３１、反射面３２、および第２透過面３３は、第１保持部材４の回転軸に対して回転対称となる形状を有し、第１保持部材４の回転軸と第１光軸Ｎとは、同一の軸である。

また、本例のプロジェクター１では、投写距離を変更したときに、光学装置３の光学素子２３、レンズＬ１、レンズＬ２、をそれぞれ第１光軸Ｎ方向に移動させて、焦点を合わせることができる。

（変形例）
図５は、変形例１の光学装置３の光学系２０および鏡筒１０の説明図である。変形例１の光学装置３は、第１光学系２１の光学素子２３として、凹面鏡２７を備える。ここで、変形例１の光学装置３は、第１光学系２１の光学素子２３を除き、上記の光学装置３と同一の構成を備える。従って、対応する構成には、同一の符号を付して、その説明を省略する。また、図５において、第２光学系２２のレンズ構成の一部を省略する。

第１光学系２１の第１光軸Ｎは、凹面鏡２７の光軸である。凹面鏡２７の光軸は、凹面鏡２７の中心を通過する。凹面鏡２７において、第２光学系２２からの光線をスクリーンに向かって反射する反射面３７は、第１光軸Ｎの下側の領域に設けられている。反射面３７は、非球面形状を備える。また、反射面３７は、所定の角度範囲において光軸回りで回転対称の形状を備える。従って、光学素子２３を所定の角度範囲回転させたときに、反射面３７の形状は、変化しない。

本例においても、実施例１の光学装置と同様の作用効果を得ることができる。

図６は、変形例２の光学装置３の光学系２０および鏡筒１０の説明図である。変形例２の光学装置３では、第１光学系２１の光学素子２３が、第２光学系２２の側に向かって凸曲面である凸面鏡２８を備える。ここで、変形例２の光学装置は、第１光学系２１の光学素子２３を除き、上記の光学装置３と同一の構成を備える。従って、対応する構成には、同一の符号を付して、その説明を省略する。

光学素子２３は、第１光軸Ｎに対して回転対称の形状を備える。従って、光学素子２３の光軸は、凸面鏡２８の中心を通過する。凸面鏡２８において、第２光学系２２からの光線をスクリーンに向かって反射する反射面３８は、第１光軸Ｎの上側の領域に設けられている。反射面３８は、非球面形状を備える。また、反射面３８は、所定の角度範囲において光軸回りで回転対称の形状を備える。従って、光学素子２３を所定の角度範囲回転させたときに、反射面３８の形状は、変化しない。

本例においても、実施例１の光学装置と同様の作用効果を得ることができる。

（その他の変形例）
図７に示すように、第１保持部材４は、第１保持部材４の第２光学系２２とは反対側に、第１保持部材４を回転させるための操作部１６を備えることができる。操作部１６は、円盤部４２から第１方向Ｚ１に突出する。この場合に、操作部１６の回転軸および第１光軸Ｎは、同一の軸とすることができる。このようにすれば、操作部１６は、反射面３２からスクリーンに向かう投写方向とは反対側に設けられる。従って、スクリーンに投写された拡大像を見ながら光学素子２３を移動させることができる。

図８に示すように、第１移動機構７は、第１光軸Ｎと平行な回転軸回りに回転可能な操作部材９１と、操作部材９１に設けられた第１歯部９２と、第１保持部材４に設けられて第１歯部９２に所定の減速比で噛合する第２歯部９３と、を備えてもよい。このようにすれば、操作部材９１を回転させることにより、光学素子２３を第１光軸Ｎ方向に移動させることができる。また、このようにすれば、操作部材９１を回転させたときに、第１保持部材４の回転角度は、操作部材９１の回転角度よりも小さくなる。従って、第１光軸Ｎ方向における光学素子の位置を細かく調整することができる。

（実施例２）
図９は、実施例２の光学装置３の光学系２０および鏡筒１０の説明図である。図１０は、実施例２の光学装置３の斜視図である。実施例２の光学装置３では、光学素子２３を移動させる第１移動機構７の搬送部７２の位置が、第２光学系２２の径方向外側に設けられている。実施例２の光学装置３の他の構成は、上記の光学装置と同一である。従って、対応する構成には、同一の符号を付して、その説明を省略する。

本例では、光学素子２３を保持する第１保持部材４は、第２光学系２２よりも拡大側で光学素子２３を保持する第１保持部４４と、第２光学系２２の径方向外側に位置する円筒部４５と、第１保持部４４と円筒部４５とを接続するテーパー部４６と、を備える。第１保持部４４は、筒部４７と、筒部４７の第２方向の端を封鎖する板部４８と、を備える。筒部４７は、光学素子２３を同軸に保持する。第１保持部４４と円筒部４５とは同軸であり、それらの軸線は第１光軸Ｎと一致する。円筒部４５の外径寸法は、第１保持部４４の外径寸法よりも小さい。テーパー部４６は、第１保持部４４の下側部分と円筒部４５の下側部分とを接続する。テーパー部４６は、第２方向Ｚ２に向かって外径寸法が小さくなる。テーパー部４６の上側は、解放状態とされている。従って、光学素子２３の第１透過面３１は、第１保持部材４から外部に露出している。

光学素子２３を移動させる第１移動機構７は、第１保持部材４を回転可能に支持する固定部材７１と、第１保持部材４が回転すると第１保持部材４を第１光軸Ｎ方向に移動させる搬送部７２と、を有する。

固定部材７１は、第２光学系の径方向外側に位置する胴部７７を備える。胴部７７は、第１保持部材４と同軸に配置されている。胴部７７の軸線と、第１保持部材４の軸線とは、第１光軸Ｎと一致する。胴部７７は、第１光軸Ｎと直交する方向から見た場合に、第２保持部材５、および第３保持部材６と重なる重なり部７８を備える。第１保持部材４は、円筒部４５が、固定部材７１の重なり部７８に回転可能に支持されている。

搬送部７２は、重なり部７８と、第１保持部材４の円筒部４５と間に設けられている。従って、搬送部７２は、第２光学系２２の径方向外側に位置する。搬送部７２はヘリコイド７６である。第１保持部材４を回転させると、搬送部７２により、第１保持部材４は第１光軸Ｎ方向に移動する。従って、光学素子２３は、光軸回りに回転しながら、第１光軸Ｎ方向に移動する。

ここで、レンズＬ２を保持する第３保持部材６の第２筒部６３の第２方向Ｚ２の端部分、およびレンズＬ１を保持する第２保持部材５の第１筒部５３の第２方向Ｚ２の端部分は、第１光軸と直交する方向から見た場合に、重なる。また、第３保持部材６の第２筒部６３、および第２保持部材５の第１筒部５３は、内周側から外周側に向かってこの順に配置されている。また、第３保持部材６の第２筒部６３、第２保持部材５の第１筒部５３、および重なり部７８は、内周側から外周側に向かってこの順に配置されている。

重なり部７８には、第１光軸Ｎ方向に直線状に延びる案内溝７９（案内部）が設けられている。案内溝７９には、第１ピン５４、および第２ピン６４が径方向に貫通する。第１ピン５４は第２ピン６４の第１方向Ｚ１に位置する。第１ピン５４と第２ピン６４との間には、それぞれ隙間がある。

第２移動機構８は、第２光学系２２の径方向外側に位置する。第２移動機構８は、重なり部７８に回転可能に支持されたカム部材８２と、カム部材８２に設けられた第１カム部８３、および第２カム部８４を備える。本例において、カム部材８２は、第１保持部材４の円筒部４５である。従って、第１カム部８３および第２カム部８４のそれぞれは、円筒部４５に設けられている。第１カム部８３および第２カム部８４のそれぞれは、第１光軸Ｎ方向に向かって周方向に傾斜する螺旋溝である。第１カム部８３には、案内溝７９を貫通した第１ピン５４が挿入される。第２カム部８４には、案内溝７９を貫通した第２ピン６４が挿入される。ここで、第２移動機構８は、第１光軸Ｎ方向から見た場合に、光学素子２３と重なる。

第１保持部材４を回転させると、第１ピン５４は、第１カム部８３をスライドする。また、第２ピン６４は、第２カム部８４をスライドする。また、第１ピン５４および第２ピン６４は、案内溝７９によって第１光軸Ｎ方向に案内される。従って、カム部材８２を回転させると、第１ピン５４は第１光軸Ｎ方向に移動する。これにより、第２保持部材５が第１光軸Ｎ方向に移動するので、レンズＬ１が第１光軸Ｎ方向に移動する。また、カム部材８２を回転させると、第２ピン６４は第１光軸Ｎ方向に移動する。これにより、第３保持部材６が第１光軸Ｎ方向に移動するので、レンズＬ２が第１光軸Ｎ方向に移動する。

本例の光学装置３では、第１保持部材４を回転させると、搬送部７２により、第１保持部材４が光軸方向に移動する。従って、反射面３２を備える光学素子２３を第１光軸Ｎ方向に移動させることができる。また、第１保持部材４を回転させると、第２移動機構８により、レンズＬ１を保持する第２保持部材５およびレンズＬ２を保持する第３保持部材６は第１光軸Ｎ方向に移動させることができる。従って、第１光学系２１の光学素子２３と、第２光学系２２のレンズＬ１、レンズＬ２を、連携させて第１光軸Ｎ方向に移動させることができる。

また、本例の本例の光学装置では、上記の光学装置と同様の作用効果を得ることができる。

（変形例）
図１１は、実施例２の変形例１の光学装置３の光学系２０および鏡筒１０の説明図である。変形例１の光学装置３は、第１光学系２１の光学素子２３として、凹面鏡２７を備える。ここで、変形例１の光学装置３は、第１光学系２１の光学素子２３を除き、上記の光学装置３と同一の構成を備える。従って、対応する構成には、同一の符号を付して、その説明を省略する。また、図１１において、第２光学系２２のレンズ構成の一部を省略する。

第１光学系２１の第１光軸Ｎは、凹面鏡２７の光軸である。凹面鏡２７の光軸は、凹面鏡２７の中心を通過する。凹面鏡２７において、第２光学系２２からの光線をスクリーンに向かって反射する反射面３７は、第１光軸Ｎの下側の領域に設けられている。反射面３７は、非球面形状を備える。また、反射面３７は、所定の角度範囲において光軸回りで回転対称の形状を備える。従って、光学素子２３を所定の角度範囲回転させたときに、反射面３７の形状は、変化しない。

本例においても、実施例２の光学装置と同様の作用効果を得ることができる。

図１２は、実施例２の変形例２の光学装置３の光学系２０および鏡筒１０の説明図である。変形例２の光学装置３では、第１光学系２１の光学素子２３が、第２光学系２２の側に向かって凸形状の凸面鏡２８を備える。ここで、変形例２の光学装置は、第１光学系２１の光学素子２３を除き、上記の光学装置３と同一の構成を備える。従って、対応する構成には、同一の符号を付して、その説明を省略する。

光学素子２３は、第１光軸Ｎに対して回転対称の形状を備える。従って、光学素子２３の光軸は、凸面鏡２８の中心を通過する。凸面鏡２８において、第２光学系２２からの光線をスクリーンに向かって反射する反射面３８は、第１光軸Ｎの上側の領域に設けられている。反射面３８は、非球面形状を備える。また、反射面３８は、所定の角度範囲において光軸回りで回転対称の形状を備える。従って、光学素子２３を所定の角度範囲回転させたときに、反射面３８の形状は、変化しない。

本例においても、実施例２の光学装置と同様の作用効果を得ることができる。

また、実施例１のその他の実施例と同様に、第１保持部材４は、第１保持部材４の第２光学系２２とは反対側に、第１保持部材４を回転させるための操作部を備えることができる。また、第１移動機構７は、第１光軸Ｎと平行な回転軸回りに回転可能な操作部材と、操作部材に設けられた第１歯部と、第１保持部材４に設けられて第１歯部に所定の減速比で噛合する第２歯部と、を備えてもよい。

（撮像装置）
ここで、上記の光学装置３は、撮像装置２の光学装置３として用いることができる。図１３は、本例の光学装置３を備える撮像装置２の説明図である。撮像装置２は、光学系２０を備える光学装置３と、光学系２０の縮小側共役面Ｐに配置された撮像素子１５と、を備える。この場合、拡大側共役面Ｓからの光線Ｑ１は、光学素子２３の第１面３５において第１光軸Ｎの上方Ｙ１に位置する第２透過面３３に入射する。第２透過面３３に入射した光線は第１光軸Ｎの下方Ｙ２に位置する反射面３２によって折り返される。反射面３２により折り返された光線Ｑ２は、第１光軸Ｎの下方に位置する第１透過面３１から出射されて、第１光学系２１に向かう。第１光学系２１に入射した光線は、縮小側共役面Ｐに配置された撮像素子１５上で結像する。上記の光学装置３を撮像装置２に用いた場合でも、上記の光学装置３をプロジェクター１に用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。

また、上述の実施例および変形例の光学装置において、レンズＬ１およびレンズＬ２の２つのレンズが、第１光軸Ｎに沿って移動可能とする構成としたが、これに限られない。例えば、１枚のレンズが第１光軸Ｎに沿って移動可能とする構成としてもよいし、３枚以上のレンズが第１光軸Ｎに沿って移動可能とする構成としてもよい。さらに、複数のレンズが、第１光軸Ｎに沿って同じ方向に移動する構成としてもよいし、異なる方向に移動する構成としてもよい。

１…プロジェクター、２…撮像装置、３…光学装置、４…第１保持部材、５…第２保持部材、６…第３保持部材、７…第１移動機構、８…第２移動機構、１０…鏡筒、１１…画像形成部、１２…光源、１３…光変調素子、１５…撮像素子、１６…操作部、２０…光学系、２１…第１光学系、２２…第２光学系、２３…光学素子、２６…レンズ、２７…凹面鏡、２８…凸面鏡、３１…第１透過面、３２…反射面、３３…第２透過面、３５…第１面、３６…第２面、３７…反射面、３８…反射面、４１…第１保持部、４２…円盤部、４３…円筒部、４４…第１保持部、４５…円筒部、４６…テーパー部、４７…筒部、４７…板部、５１…第２保持部、５２…第１リンク部、５３…第１筒部、５４…第１ピン、６１…第３保持部、６２…第２リンク部、６３…第２筒部、６４…第２ピン、７１…固定部材、７２…搬送部、７３…第１胴部、７４…第２胴部、７５…テーパー部、７６…ヘリコイド、７６ａ…ヘリコイド雌ねじ、７６ｂ…ヘリコイド雄ねじ、７７…胴部、７８…重なり部、７９…案内溝、８２…カム部材、８３…第１カム部、８４…第２カム部、８６…操作レバー、９１…操作部材、９２…第１歯部、９３…第２歯部、Ｌ１～Ｌ１４…レンズ、Ｎ…第１光軸、Ｍ…第２光軸、Ｏ１～Ｏ２…光線、Ｑ１～Ｑ２…光線、Ｐ…縮小側共役面、Ｓ…拡大側共役面。

Claims (14)

1. 光学素子を有する第１光学系と、
   レンズを有し、前記第１光学系の縮小側に配置された第２光学系と、
   前記光学素子を保持する第１保持部材と、
   前記第１保持部材を前記光学素子の光軸に沿った光軸方向に移動させる第１移動機構と、を備え、
   前記光学素子は、反射面を有し、
   前記第１移動機構は、回転軸を中心に回転可能に前記第１保持部材を支持する固定部材と、前記第１保持部材の回転に応じて前記第１保持部材を前記光軸方向に移動させる搬送部と、を有し、
   前記反射面は、前記回転軸に対して回転対称となる形状を有し、
   前記回転軸および前記光軸は、同一の軸であることを特徴とする光学装置。
2. 前記レンズを保持する第２保持部材と、
   前記第２保持部材を前記光軸方向に移動させる第２移動機構と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記固定部材は、前記光軸と直交する方向から見た場合に、前記第２保持部材と重なる重なり部を有し、
   前記第２移動機構は、
   前記光軸を中心に回転可能に前記重なり部に支持されたカム部材と、
   前記カム部材に設けられたカム部と、
   前記第２保持部材に設けられ前記カム部をスライドするカムフォロワー部と、
   前記重なり部に設けられ前記カムフォロワー部を前記光軸方向に案内する案内部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
4. 前記搬送部は、前記固定部材と前記第１保持部材との間に設けられたヘリコイドであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の光学装置。
5. 前記ヘリコイドは、前記光学素子の径方向外側に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
6. 前記第１保持部材は、前記第２光学系に対して拡大側で前記光学素子を保持する第１保持部と、前記第２光学系の径方向外側に配置された円筒部と、を有し、
   前記固定部材は、前記光軸と直交する方向から見た場合に、前記第２保持部材と重なる重なり部を有し、
   前記第２移動機構は、
   前記円筒部に設けられたカム部と、
   前記第２保持部材に設けられ前記カム部をスライドするカムフォロワー部と、
   前記重なり部に設けられ前記カムフォロワー部を前記光軸方向に案内する案内部と、を有し、
   前記搬送部は、前記重なり部と、前記円筒部との間に設けられたヘリコイドであることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
   
7. 前記第１保持部材は、前記光学素子に対して前記第１光学系とは反対側に配置され、前記第１保持部材を回転させる操作部を有し、
   前記操作部の回転軸および前記光軸は、同一の軸であることを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の光学装置。
8. 前記第１移動機構は、
   前記光軸と平行な回転軸を中心に回転可能な操作部材と、
   前記操作部材に設けられた第１歯部と、
   前記第１保持部材に設けられ前記第１歯部に所定の減速比で噛合する第２歯部と、を有することを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の光学装置。
9. 前記反射面は、凹曲面であることを特徴とする請求項１から８のうちのいずれか一項に記載の光学装置。
10. 前記光学素子は、第１透過面と、前記第１透過面の前記縮小側に配置された前記反射面と、前記反射面の前記縮小側に配置された第２透過面と、を有することを特徴とする請求項９に記載の光学装置。
11. 前記光学素子は、前記第２光学系の側を向く第１面と、前記第１面とは反対側を向く第２面と、前記第２面に設けられた反射コーティング層と、を有し、
    前記第２面は、凸形状を有し、
    前記第１透過面および前記第２透過面は、前記第１面に設けられ、
    前記反射面は、前記反射コーティング層であり、前記第２面の表面形状が転写されており、
    前記第１保持部材は、所定の角度範囲で回転し、
    前記第１透過面、前記反射面、および前記第２透過面は、前記所定の角度範囲において前記光軸に対して回転対称の形状を有することを特徴とする請求項１０に記載の光学装置。
12. 前記反射面は、凸曲面であることを特徴とする請求項１から８のうち何れか一項に記載の光学装置。
13. 光源と、
    前記光源から出射された光を変調する光変調素子と、
    前記光変調素子により変調された光を投写する、請求項１から１２のうちのいずれか一項に記載の光学装置と、を備えることを特徴とするプロジェクター。
14. 請求項１から１２のうちのいずれか一項に記載の光学装置と、
    前記光学装置における縮小側共役面に配置された撮像素子と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。

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